علماء روس يبتكرون جهازا يكشف السرطان بدقة عالية من خلال اللعاب

طور متخصصون من معهد موسكو للفيزياء والتكنولوجيا، ومعهد الفيزياء العامة التابع لأكاديمية العلوم الروسية، وجامعة سيريوس، ومعهد موسكو للتكنولوجيا الإلكترونية، جهاز استشعار حيوي قادرعلى الكشف عن تراكيز متناهية الصغر من بروتينات مؤشرات الأورام في لعاب الإنسان بحساسية غير مسبوقة، بحسب سبوتنيك.

يعتمد هذا الجهاز على الأبتامر، وهو جزء قصير من الحمض النووي، ونُشرت نتائج هذا العمل في مجلة 'ميكروكيميكا أكتا'.

ويُعد التشخيص المبكر للسرطان نهجا مُعترفا به وذا أولوية للحد من الإعاقة والوفيات الناجمة عن السرطان. لإجراء فحص سريع وفعال ومتابعة العلاج، يُفضل إجراء الاختبارات على سوائل بيولوجية يسهل الوصول إليها، مثل اللعاب، بدلا من الدم، كما هو مُعتاد. مع ذلك، فإن تراكيز المؤشرات في اللعاب أقل بآلاف المرات من تراكيزها في الدم، وتفتقر الطرق الحالية إلى الحساسية الكافية، حسب ماورد في 'بوابة روسيا العلمية'.

جهاز الاستشعار الحيوي الذي طُور في روسيا يُعالج هذه المشكلة، حيث يستطيع هذا الجهاز الكشف حتى عن أدنى تركيزات مؤشرات الأورام في اللعاب. فعلى سبيل المثال، مستضد السرطان المضغي (CEA) بتركيزات منخفضة تصل إلى 0.1 فيمتوغرام لكل ملليلتر.

يُعد هذا المستضد من أهم مؤشرات الأورام في تشخيص ومتابعة علاج سرطان القولون والمستقيم، والبنكرياس، والرئة، وأنواع أخرى من السرطان، ويستغرق التحليل دقيقتين فقط، ويصل نطاق حساسية الجهاز إلى 10 نانوغرام/مل.

لتحقيق هذه المعايير، استخدم العلماء الأبتامر، وهو جزء قصير من الحمض النووي يرتبط تحديدا ببروتين مستهدف. يرتبط الأبتامر بركيزة من الجرافين مثبتة على أقطاب كهربائية دقيقة، ويلتقط فقط مؤشر (CEA)، متجاهلا المواد الأخرى الموجودة في اللعاب.

ومن أهم ميزات هذا المستشعر تشغيله ثنائي الوضع، ويمكن للجهاز العمل كترانزستور ذي تأثير حقلي، حيث يُكشف عن ارتباط الأبتامر بـ (CEA) من خلال تغيرات التيار المتدفق في قناة غرافين تقع بين الأقطاب الكهربائية، كما يعمل المستشعر في الوضع الكهروكيميائي، الذي يكشف عن تغيرات سعة تيار تفاعل الأكسدة والاختزال على أحد الأقطاب الكهربائية المطلية بالغرافين.

يوفر الوضع الأول حساسية فائقة تصل إلى مستوى الزيبتومول (10⁻²¹ مول/لتر). أما الوضع الثاني، فيوسع النطاق الديناميكي للقياسات، ويساهم التشغيل المدمج لهذين الوضعين المستقلين في تقليل الأخطاء وزيادة موثوقية التشخيص.

قد يُشكل البحث عن المؤشرات الحيوية في لعاب الإنسان أساسا لتشخيص سريع في المستقبل لتحديد الأمراض ذات الأهمية الاجتماعية، وقد تُفضي إلى مستوى جديد نوعي في التشخيص، فضلا عن إمكانية مراقبة علاج السرطان حتى في المنزل بفضل النطاق الديناميكي الواسع للقياسات.

يمثل المستشعر الحيوي المُطوَر خطوة هامة نحو تشخيص السرطان بطريقة غير جراحية، ومتاحة للجميع، وفي مراحله المبكرة جدا. وقد يؤدي المزيد من التطوير والتسويق إلى ابتكار أنظمة فحص طبي محمولة من الجيل التالي.